系、班 姓 名 座 号 …………………密……………封……………线……………密……………封……………线………………… 评卷人 题 号 题 号 得 分 得 分 一 一 光束衍射倍率因子= 2. 光束衍射倍率因子 二 二 一. 填空: （每孔1分，共17分） 1. 基模高斯光束光斑半径： 率和生成激光的光子速率 相等. e1 三 三 四 合计 3. 一般稳定球面腔与共焦腔的等价关系： 总分 激光光强下降为中心光强2点所对应的光斑半径. 二、解释概念：（共15分，每小题5分）(选作3题) 复核人 5. 激光器的基本组成部分 激活物质、 激光谐振腔 、 泵浦源 。 1. 通常三能级激光器的泵浦阈值比四能级激光器泵浦阈值 高 。 7. 调Q技术产生激光脉冲主要有 锁模 、 调Q 两种方法。 华中科技大学2012年《激光原理》期末试题(A) 6. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为 阈值 增益系数,此时腔内损耗激光光子的速dn3?n0W03?n3?S32?A31?dt2. Nd:YAG激光器可发射以下三条激光谱线 946 nm、 1319 nm、 1064 nm。其?dn2f2????n?中哪两条谱线属于四能级结构 1319 nm、 1064 nm。 ?2fn1???21??,?0??Nl?n2?A21?S21??n3S32dt??13. 红宝石激光器属于 3 几能级激光器。He-Ne激光器属于 4 能级激光器。 dn0?n1s10?n0W0?n3A30dt4. 激光具有四大特性，即单色性好、亮度高、方向性好和 相干性好 n1?n2?n3?n0?n实际光束束腰半径?实际光束远场发散角 基膜高斯光束束腰半径?基膜高斯光束远场发散角 E3 W03 A03 S03 S21 题 号 得 分 一 三、问答题：（共32分，每小题8分） dNl?Nlf2??????n?n??,??N? 21?210l?dt?f1??RlE0 E1 二 S32 任何一个稳定球面腔唯一地等价于一个共焦腔。 1. 画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组 一般稳定球面腔与共焦腔的等价性：任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价；
A21 W21 E2 W12 三 四 合计 …………………密……………封……………线……………密……………封……………线………………… 系、班 姓 名 座 号 2. 一两块球面镜组成的直腔，腔长为L，球面镜的曲率半径分别为R1和R2，写出其往返矩阵的表达式。 答:往返矩阵为: 1?1L??2?T?????01???R2 0?1L?1?????21?01?????R1??0??1? ?答.电光晶体两端加一定电压，使沿x方向的偏振光通过电光晶体后，沿 轴两方向偏振光的位相差为 ，电光晶体相当于1/4波片，光束两次通过电光晶体时，偏振方向旋转90°，偏振方向与偏振片检偏方向垂直，光束无法通过检偏片，腔内损耗高，激光无法振荡;突然撤除电压后，损耗迅速下降，上能级反转粒子数迅速转化为激光脉冲输出. 四． 计算题（36分） 3．什么是对成共焦腔,计算对成共焦腔g参数.: 答: 对成共焦腔:R1=R2=L 对成共焦腔g参数.: 题 号 得 分 一 二 三 四 合计 1． 试计算连续功率均为1W的两光源，分别发射?＝0.5000?m，?=3000MHz的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？（8分） 解：若输出功率为P，单位时间内从上能级向下能级跃迁的粒子数为n，则： 由此可得： 其中h?6.626?10?34g1?1?LL?0 g2?1??0 R1R2g?g1g2?0 4. 画出声光调Q激光器原理图，说明声光调Q基本原理？ P?nh??nhn?c?PP??h?hcJ?s为普朗克常数，c?3?108m/s为真空中光速。 所以，将已知数据代入可得： ?=500nm时： n=2.5?1018s-1 n=5?1023s-1 ?=3000MHz时： …………………密……………封……………线……………密……………封…………… 2. 今有一球面腔，解：设腔内各处光强相同 R1?1.5m，R2??1m，L＝80cm。试证明该腔为稳定腔；求出它的等价腔外出射光强 ：Iout?I?(1?R) 输出功率 : Pout?IoutA?I?(1?R)A A为光斑面积 腔内平均光强：Ivq?I??I? I?q??I?q??0.5Ivq 则得： Pout?I?q?TA?0.5I?qTA 由于稳态时：gHvq,Ivq?gt??/l 且gHvq,Ivq?共焦腔的参数。（9） 解：g1=1-LL=0.47 g2=1-=1.8 ，g1?g2=0.846 R1R2系、班 姓 名 座 号 即：0< g1?g2<1，所以该腔为稳定腔。 由公式（2.8.4） Z1=L?R2?L?=-1.31m ?L?R1???L?R2??L?R1?L?=-0.15m ?L?R1???L?R2?????1?IvqIs?vq??0?vq?gH?0?gH?vq?l????gt 则得：Ivq?Is?vq??1? ??l????Z2=f=2L?R1?L??R2?L??R1?R2?L?0?gH??q?l?1?Pout?ATIs??q??1? ??2?????L?R1???L?R2??2=0.25m 2f=0.5m 3. 3. 一均匀加宽激光器，其输出耦合镜透射率为T(T<<1),求其在单纵模条件下输出功率表达式.(已知均匀加宽激光介质增益表达式为gH(?q)?0gH(vq)(1?Ivq?Is(vq)?l 线…………………
《激光原理》本科期末考试试卷及答案
